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11 abril 2007

A brilhante história de um simples palito de fósforo

"Afinal de contas, é tudo amarelo", pensou o alquimista Hennig Brandt, em 1669, ao aquecer urina tentando obter...ouro! Dá para acreditar? É claro, a experiência não deu certo. Mas, algo curioso aconteceu: em vez de ouro, Brandt obteve um sólido que pegava fogo em contato com o ar! Não era ouro, mas era bem interessante!Acontece que o alquimista havia descoberto, totalmente por acaso, o fósforo branco (P4), uma forma alotrópica do elemento fósforo (assim como grafite e diamante são formas alotrópicas do carbono, o fósforo também apresenta seus alótropos) em que 4 de seus átomos compõem uma molécula com formato de pirâmide. Veja a figura abaixo.
O P4 é tão reativo que deve ser guardado em água para não se inflamar espontaneamente! Na época, o oxigênio nem havia sido descoberto, mas hoje nós sabemos que a queima do fósforo branco acontece por causa da seguinte reação espontânea:
P4(s) + 5 O2(g) -> P4O10(s) + calor.
É por causa dessa peculiaridade que o elemento fósforo tem esse nome. Phos vem do grego e significa luz; phorus tem a mesma origem e quer dizer "ato de descarregar". Isto é, fósforo significa "ato de descarregar a luz".A descoberta acidental de Brandt marcou o início da história dos palitos de fósforo. Pouco depois, o cientista Robert Boyle criou o primeiro deles revestindo uma folha de papel com P4 e um palito de madeira com enxofre (o combustível). Era só atritá-los e...fogo! Mas, como o P4 podia também pegar fogo sozinho a qualquer hora, a invenção de Boyle não fez lá muito sucesso....Um outro palito de fósforo que não deu certo era o que tinha açúcar e clorato de potássio (KClO3) revestindo a madeira. Era só mergulhá-lo em ácido sulfúrico – o que dava início a uma reação que libera uma grande quantidade de calor – que ele também pegava fogo. Mas, sabe como é, carregar consigo um frasquinho com ácido sulfúrico não é das coisas mais sensatas a se fazer... Trata-se de uma atitude "um pouco" perigosa...Resultado: fracasso total. Era 1827 quando o inglês John Walker misturou e colou em um palito de madeira as substâncias sulfeto de antimônio (Sb2S3, combustível) e clorato de potássio (KClO3, ótimo fornecedor de oxigênio para a queima). Era só riscar o palito em uma lixa e...
Sb2S3(s) + 3 KClO3(s) -> Sb2O3(s) + 3 KCl(s) + 3 SO2(g) + muito calor
O calor liberado ao se riscar o palito era a espoleta para o início da reação acima! Já o calor fornecido pela reação propriamente dita é que fazia o palito de madeira se incendiar.Para ajudar, um pouco de P4 costumava ser adicionado à mistura. Normalmente, a cola utilizada impedia o contato do P4 com o oxigênio do ar. Mas, eventualmente, caixas de fósforo entravam em combustão só por exposição ao sol ou porque tinham sido agitadas. Batucar numa caixinha dessas fazia o samba, literalmente, pegar fogo!!Atualmente, ainda existem alguns palitos de fósforo que podem ser riscados em qualquer superfície irregular que se inflamam. Mas, nesses palitos, para maior segurança do usuário, o fósforo branco – que, além de tudo, é extremamente tóxico – foi substituído pelo trissulfeto de fósforo. A reação que permite obtê-lo é simples: P4 + 3 S -> P4S3. Depois, é só combiná-lo com o clorato de potássio (sempre ele) e o enxofre para fazer um palito que pega fogo ao ser atritado contra qualquer superfície áspera, o que gera a reação:
P4S3(s) + S(s) + 6 KClO3(s) -> P4O10(s) + 4 SO2(g) + 6 KCl(s) + calor.
Foi só em 1844 que um outro alótropo do fósforo foi descoberto: o fósforo vermelho. Esse alótropo é obtido pelo aquecimento a aproximadamente 350C do P4 na ausência de oxigênio, o que faz com que suas "pirâmides" comecem a se unir, formando uma longa cadeia de fórmula Pn - o fósforo vermelho - que apresenta a grande vantagem de não queimar espontaneamente e de não ser tóxico.

Pois você sabia que no palito de fósforo atual não há fósforo?! Isso mesmo! O fósforo vermelho – muito mais seguro - é colocado na lixa da caixinha! Quando riscado, o Pn transforma-se em P4, que pega fogo: Pn + energia da fricção  P4. O calor gerado inicia a reação entre as substâncias presentes na cabeça do palito. A reação global é:
P4(s) + 5 O2(g) + 3 S(s) + 2 KClO3(s) -> P4O10(s) + 3 SO2(g) + 2 KCl(s) + calor.
De novo, o calor acende o palito. Brilhante, não é?









Fonte: Sistema Uno de Ensino

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